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Tipo: Dissertação
Título: Impact of operating cycle type on alginate-like exopolysaccharide (ale) and tryptophan production in aerobic granular sludge systems
Autor(es): Barros, Amanda Nascimento de
Orientador: dos Santos, André Bezerra
Palavras-chave em português: Exopolissacarídeo tipo alginato-ALE; Triptofano;Lodo granular aeróbio;Alginatos;Triptofano;Lodo de esgoto
Palavras-chave em inglês: Alginate-like exopolysaccharide-ALE; Tryptophan.;Aerobic granular sludge;Alginates;Tryptophan;Sewage sludge
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL
Data do documento: 2024
Citação: BARROS, Amanda Nascimento de. Impact of operating cycle type on alginate-like exopolysaccharide (ale) and tryptophan production in aerobic granular sludge systems. 2024. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental - Saneamento Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Resumo: À medida que a indústria de tratamento de águas residuais avança, as estações de tratamento de efluentes têm adotado com mais regularidade práticas que visam a remoção de poluentes e a recuperação de recursos. O lodo granular aeróbio (LGA) se destaca como uma tecnologia emergente e eficaz para o tratamento, sendo que as substâncias poliméricas extracelulares (SPE) representam uma parte significativa da massa seca da biomassa. Dessa forma, o objetivo central deste estudo foi analisar como o tipo de ciclo (a distribuição do tempo entre as fases anaeróbia e aeróbia) influencia a produção de SPE e de biorrecursos, como o exopolissacarídeo do tipo alginato-ALE e o triptofano, em sistemas de LGA. Os principais objetivos específicos são: realizar uma revisão bibliográfica relacionada à produção e recuperação de biorrecursos em sistemas de LGA; desenvolver e validar um método analítico para a determinação de triptofano em lodo granular aeróbio (LGA); avaliar os parâmetros de seletividade, linearidade, precisão, exatidão, limite de detecção e limite de quantificação do método de quantificação de triptofano; avaliar, em operação de fluxo contínuo, o impacto do tipo de ciclo na remoção de carbono e nutrientes e na produção de biorrecursos em sistemas de LGA; aplicar o método validado na quantificação de triptofano em reatores de LGA em fluxo contínuo. Dois reatores em batelada sequencial (SBRs) foram utilizados em experimentos de fluxo contínuo, alimentados com efluente sintético e submetidos a um ciclo total de 6 horas, variando a fase anaeróbia em 100, 70, 35 e 0 minutos. Para as fontes de carbono, optou- se pelo ácido acético no R1 e pelo ácido propiônico no R2. O procedimento para a quantificação de triptofano foi validado em uma faixa linear de 1 ppm a 50 ppm, com um limite de detecção de 1,1 ppm e um limite de quantificação de 3,4 ppm. As remoções de DQO, N e P foram semelhantes entre os reatores, no entanto, o R2 apresentou um acúmulo maior de nitrato. As análises estatísticas mostraram diferenças significativas nos níveis de SPE durante as fases de ambos os sistemas, com p < 0,05. A estrutura do ciclo, em particular a distribuição do tempo entre as fases anaeróbia e aeróbia dos sistemas de LGA, influencia a produção de ALE, SPE e triptofano. Durante o período prolongado de anaerobiose, houve um aumento na produção de ALE no sistema R1, o que pode ser atribuído a uma redução no tempo de privação. Entretanto, no sistema R2, o elevado tempo de retenção de sólidos (TRS) teve um impacto mais significativo, conseguindo manter os níveis de ALE mesmo diante das alterações no ciclo. O tamanho dos grânulos, mais do que a concentração de LGA, é um fator determinante na geração de SPE e ALE. Com relação à produção de triptofano, a diminuição do período anaeróbio pode potencializar seu rendimento, criando possibilidades para futuras otimizações. No entanto, a complexidade e a variabilidade desses biorrecursos ressaltam a importância de pesquisas mais profundas para entender as sutilezas da sua produção em sistemas de tratamento de grande escala. Desse modo, o ciclo operacional exerce efeitos distintos nas produções de biorrecursos, como ALE e triptofano.
Abstract: With the wastewater industry’s continuous development, wastewater treatment plants more frequently integrate pollutant removal and resource recovery. Aerobic granular sludge (AGS) is recognized as an efficient emerging treatment technology whose extracellular polymeric substances (EPS) account for a considerable proportion of the biomass dry mass. Thus, the main objective of the study was to evaluate the cycle type impact (distribution time between anaerobic and aerobic phases) on the EPS and bioresources (alginate-like exopolysaccharide-ALE and tryptophan) productions in AGS systems. The main specific objectives are: to conduct a literature review related to bioresources production and recovery in AGS systems; to develop and validate an analytical method for determining tryptophan in aerobic granular sludge (AGS); to evaluate the selectivity, linearity, precision, accuracy, detection limit, and quantification limit parameters of the tryptophan quantification method; to evaluate in continuous-flow operation the cycle type impact on carbon and nutrients removals and bioresources productions in AGS systems; to evaluate the application of the validated method in the quantification of tryptophan in continuous-flow AGS reactors. Two sequencing batch reactors (SBRs) were operated for continuous flow experiments, fed with synthetic wastewater, and used a 6-hour total cycle, varying the anaerobic phase (100, 70, 35, and 0 minutes). The carbon sources selected were acetic acid for R1 and propionic acid for R2. The method for the determination of tryptophan was validated for a linear range of 1 ppm to 50 ppm, with a detection limit of 1.1 ppm and a quantification limit of 3.4 ppm. COD, N, and P removals were similar, but R2 exhibited a higher nitrate accumulation. Statistical analysis revealed significant differences in the EPS content during the phases of both systems, with p < 0.05. The cycle configuration, specifically the distribution of anaerobic and aerobic times in AGS systems, affects the production of ALE, EPS, and TRP. While the extended anaerobic period favored ALE production in the R1 system, possibly due to a reduced famine period, the high SRT in R2 exerted a more substantial influence, maintaining ALE levels despite cycle changes. The size of the granules, rather than AGS concentration, plays a role in the EPS and ALE productions. Regarding tryptophan production, reducing the anaerobic period can increase its yield, offering opportunities for future optimization. However, the complexity and variability of these bioresources highlight the need for more comprehensive investigations to unravel the nuances of their production in real-scale treatment systems. Thus, the operational cycle has a different effect on the bioresources productions (ALE and tryptophan).
Descrição: Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79914
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0001-8050-429X
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/2776477847129230
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-3395-8878
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/3626519258208111
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DEHA - Dissertações defendidas na UFC

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